JP2006078963A - プロジェクター装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プロジェクターにおいて、安価な構成でＡＦ機能と自動画質調整を可能とする。
【解決手段】投影された映像に焦点を合わせる投影レンズ系１１０と、投影画面と投影画面外の境界付近の反射光量を同時に受光する１つのＡＦセンサ１０５と、該ＡＦセンサ１０５の出力信号から投影面境界付近の光量検出と測距検出とを略同時に検出するセンサ制御部１０６と、該センサ制御部１０６によって検知された光量情報に応じて投影された画面の画質調整及び投影光源の明るさ調整の可能な画質調整部１０８と、該センサ制御部１０６によって検知された測距情報に基づいて該投影レンズ系１１０のフォーカスレンズを駆動させる合焦駆動制御部１０７と、該画質調整部１０８と該合焦駆動制御部１０７とを略同時に作動させる投影制御部１０９を有する投影表示装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明はオートフォーカス機能と自動画質調整機能の双方を有するプロジェクター装置に関するものである。

従来、投影画面をより見易くする技術として、装置の周囲の明るさに応じて投影光源輝度を調整する方法（特許文献１）や、投影面積と投射画面近傍の照度から画像の黒レベルを補正してコントラストを改善する方法（特許文献２）が提案されている。

又、プロジェクター装置におけるオートフォーカスでは、オートフォーカス時に所定の測距パターン投影をする技術（特許文献３）が開示されている。
特開平１−２９７６２８号公報 特開２００２−２５０９０６号公報 特開平５−１８８２８２号公報

しかしながら、上述したような投影画面をより見易くする技術では、何れも照度検出の為の専用センサが必要であり、又、オートフォーカスの実行時には映像画面とは異なる所定パターンの投影をする為のメモリが必要であった。

本発明の目的は、自動画質調整と投影レンズのオートフォーカスの２つ事を実行するに当たり、照度センサやオートフォーカスパターンメモリ等の単機能専用部品を用いずに、易いコストで両機能を成立させることであり、更には、両機能の操作性向上を行う事が本発明の目的である。

上述した問題を解決する為、プロジェクター装置においては、本発明では、投影された映像に焦点を合わせる投影光学系と、投影画面内と投影画面外の境界付近の反射光量を同時に受光する１つの受光センサユニットと、該受光センサユニットの出力信号から投影面境界付近の光量検出と測距検出とを略同時に検出するセンサ制御手段と、該センサ制御手段によって検知された光量情報に応じて投影された画面の画質調整及び投影光源の明るさを調整可能な画面調整手段と、該センサ制御手段によって検知された測距情報に基づいて該投影光学系のフォーカスレンズを駆動させる合焦駆動制御と、該画面調整手段と該合焦駆動制御とを略同時に作動させる投影制御手段を有することで、上述した問題点を解決した。

更には、上記該画面調整手段は、複数の画質と明るさを組み合わせた複数の調整モードを有し、該センサ制御手段によって検知された光量情報に応じて該調整モードを切り換えることで、より操作性を向上させた。

この結果、オートフォーカス用の測距ユニットを効率良く活用し、投影周囲と投影面の明るさから画面を見る環境が推察することで、その環境に則した自動画質調整と、オートフォーカス動作が同時に、かつ安価に実行可能となり、機器の操作性も向上する

本発明によれば、オートフォーカス用の測距ユニットを効率良く活用し、投影周囲と投影面の明るさから画面を見る環境が推察することで、その環境に則した自動画質調整と、オートフォーカス動作が同時に、かつ安価に実行可能となり、機器の操作性も向上する

（実施例１）
図１は自動焦点調整機能と、投影画質調整機能を有したプロジェクターの基本構成を示している。

図１の構成ブロック図において、プロジェクター１０１から投影される画像信号は、画像信号入力端子１１６から入力される。入力された画像信号はデジタル変換１１５され、画像処理回路１１４へ格納される。画像処理回路1１４ではデジタル画像信号を一時的に格納し、基準値として設定されているガンマ変換等の色や画質に関しての補正処理を電気的に行う。画像処理された画像信号は、液晶ドライブ回路１１３に供給される。この液晶ドライブ回路は、入力された画像をRGB信号として液晶パネル１１２に表示させるための回路である。液晶パネル上に表示された画像は、液晶パネルの背面に配置されたランプ１１９からの光源により投射され、液晶パネルの正面に配された投射レンズ系１１０を介して、スクリーン１０２上に投射される。１０３は投射された投影面を示す。

１２５は本発明の動作開始を行うトリガースイッチである。

１０９は上記開始トリガー信号を受けて、センサ制御部１０６を介してＡＦセンサ１０５を作動させる。

１０５はオートフォーカス（以下ＡＦと記す）を行う為の測距センサであり、投影面輝度を２ラインの光電変換素子から出力される信号から位相差を演算して合焦目標位置を求めるパッシブＡＦセンサ１０５である。ここで図２を用いてパッシブＡＦセンサの動作原理を説明する。

図４は投射面までの距離を外測三角測距方式により測定する場合の原理を示している。４０１は画像が投射される投射面、４０４および４０５はそれぞれ、光電変換センサが複数並んで配置されたセンサアレイ（以下ラインセンサ）LおよびRである。ラインセンサL４０４、ラインセンサR４０５にはそれぞれＡＦセンサレンズL４０２、ＡＦセンサレンズR４０３が配置されており、投射面４０１に投射された像はそれぞれの光路を通り、ラインセンサL４０４、R４０５で検出される。ここでは、これらＡＦセンサレンズL４０２、ＡＦセンサレンズR４０３、ラインセンサL４０４、ラインセンサR４０５からなる外測三角測距用センサ群をAFセンサユニット４０６と記する。AFセンサユニット４０６から投射面４０１までの距離lはAFセンサユニット４０６の基線長をB、焦点距離fを、ラインセンサR４０５を基準とした位相差をxとしたときl＝B×f／xで求めることができる。この結果に基づいて距離lまたは位相差xを関数としたフォーカスレンズ４０２の合焦位置までの繰出し量を求めることができる。

図１に戻り説明を続ける。ＡＦセンサ１０５は、投影表示画面１０３と、投影表画示面外のスクリーン１０２にまたがる境界面を測距視野１２０に設定されている。

図５ではＡＦセンサ１０５の光電変換素子ライン上で、投影面側では明るく照らされセンサ出力値が大きく得られ、逆にスクリーン１０２側では、環境照明光のみが受光され、センサ出力値は小さく得られる。グラフ上では、縦軸がセンサ出力値で下に下がるほどセンサ出力値が大きく、上に有るほどセンサ出力値は小さい。つまり、縦軸の上が黒レベルを示し、下が白レベルを示す。又、横軸はセンサライン数である。

再度、図１に戻り説明を続ける。１２３はマイクロコンピューター内を示し、センサ制御部１０６は、ＡＦセンサ１０５からの光出力データを読み取り光量信号の配列情報及び各出力情報と、左右のラインセンサＬ４０４、Ｒ４０５の相関演算データに基づく、測距情報を投影制御部１０９に転送する。

投影制御部１０９は、光量信号の配列情報及び各出力情報により、投影画面内の明るさと、投影画面外の明るさとを比較判断した演算情報を環境照明情報として、必要に応じて画質調整部１０８や表示回路１２３に転送する。

表示回路１２３は、転送された環境照明情報に基づき、表示警告する。

画質調整部１０８は、環境照明情報に基づき、複数の画質設定モードを選択し、選択された画質設定モードに応じて、光源制御回路１１８と画質モード設定部１２２へ選択モード情報を転送する。光源制御回路１１８は転送された選択モードに基づき、光源１１９への電力供給量を可変させる。

又、画質モード設定部１２２は選択された画質モードに合致した処理信号に変換し、画像処理回路１１４へ転送する。画像処理回路１１４は転送された処理信号に従い、ガンマ変換等の色や画質に関しての補正処理を電気的に行う。

又、更に投影制御部１０９は、必要に応じ測距情報を合焦駆動制御部１０７へ転送する。合焦駆動制御部１０７は、測距情報に基づき、フォーカスレンズ１１０の位置情報と、投影光学系の焦点距離情報やフォーカスレンズ１１０の倒れ補正情報や投影下面距離かた投影中央距離への変換情報等の合焦補正情報１２２を加えてフォーカスレンズ１１０の移動繰り出し量を算出し、フォーカスモーター１１１を駆動して目標合焦位置まで作動させる。

又、ＡＦスイッチを介して合焦トリガー１２４から入力されると、センサ制御部１０６は、合焦制御部１０７を介して優先的に自動焦点調整（ＡＦ）を開始する。

上述した構成により、ＡＦセンサ１０５から得られる投影画面境界１２０での環境照明情報と、測距情報により自動的に最適画質と焦点調整（ＡＦ）が可能である。

次に図２のフローチャート及び図３の動作ブロックを用いてより詳細に説明する。図２において、動作開始トリガースイッチ１２５が入力されると、マイクロコンピューター内１０１の投影制御部１０９を介し、センサ制御部１０６から動作クロックを受け、ＡＦセンサ１０５は蓄積時間固定で電荷の蓄積を開始する。この時のＡＦセンサ１０５の測距視野１２０は投影画面内外の境界近傍に予め設定されている。ＡＦセンサ１０５が電荷の蓄積を完了すると、左右のラインセンサＬ４０４、Ｒ４０５からの複数の光量データをセンサ制御部１０６に転送する。

センサ制御部１０６は左右一方のラインセンサ受光データと、左右のラインサセンサＬ４０４、Ｒ４０５の相関演算値から求められる距離情報を、投影制御部１０９に転送する。（Ｓ２０１→Ｓ２０２→Ｓ２０３→Ｓ２０４）
投影制御部１０９では、転送された光量データに基づき、投影画面境界１２０での光量配列判定を行う。

図３を用いて、光量配列判定のより詳細な説明を行う。

３０１〜３０５にかけてラインセンサＬ４０４又はＲ４０５の受光信号配列状態を示す。縦軸は受光信号の出力レベルであり、低い方ほど受光信号量が大きい。

つまり、下側が白レベルで、上側が黒レべルである。横軸はセンサの配列位置数であり、横軸中央付近が、投影画面の境界信号レベル３０１ａであり、左側が投影画面内の受光レベル３０１ｂ、右側が投影画面外の受光レベル３０１ｃを示している。投影制御部１０９による判定では、受光された光量配列が３０１の状態を示す場合は、投影画面内外の出力差が適性３０６で画質調整３０７は基準設定で維持される。又、受光された光量配列が３０２の状態を示す場合は、投影画面内外の出力差が大きい事から、投影画面内は明るく、投影画面外の環境照明は暗いと判断３０８し、光量設定は省エネモードかつ画質はシネマモード３０９とするのが適性と判断し、又、受光された光量配列が３０３の状態を示す場合は、投影画面内外の出力差が小さく全体の受光レベルも高い事から、投影画面外の環境照明は十分明るいと判断３１０し、光量設定は光量を高めたブライトモードかつ画質はハイコントラストモード３１１とするのが適性と判断し、又、受光された光量配列が３０４の状態を示す場合は、投影画面内外の出力差が、小さく全体の受光レベルも低い事から、投影画面外の環境照明は十分暗いが、投影画面内も暗く光源出力が弱っていると判断３１２し、光量設定は光量を高めたブライトモードかつ画質はハイコントラストモード３１３とするのが適性と判断し、又、受光された光量配列が３０５の状態を示す場合は、投影画面内外の出力差が、投影画面内外の出力差が、小さく全体の受光レベルも極端に低い事から、投影画面表示が不適で光源の新規交換が必要と判断３１４し、光源交換の警告表示させる事３１５が適性と判断する。

図２のフローチャートに戻り、投影画面境界１２０での光量配列判定Ｓ２０４を上述のように判断し、環境照明情報が適性の場合は、投影画質調整せずに、合焦演算し、得られた距離情報に基づいて、フォーカスレンズ１１０の位置情報と、投影光学系の焦点距離情報やフォーカスレンズ１１０の倒れ補正情報や投影下面距離かた投影中央距離への変換情報等の合焦補正情報１２２を加えてフォーカスレンズ１１０の移動繰り出し量を算出する。（Ｓ２０４→Ｓ２１１→Ｓ２１２）
ここで算出されたＡＦ補正繰り出し量（デフォーカス量）が、許容値内であればＡＦ駆動動作の必要は無いが、（Ｓ２１３→Ｓ２１７）
ＡＦ補正繰り出し量（デフォーカス量）が、許容値オーバーであれば、算出された補正繰り出し量を、フォーカスモーター１１１駆動量に変換して合焦動作（ＡＦ）させる。（Ｓ２１３→Ｓ２１４→Ｓ２１５→Ｓ２１７）
又、光量配列判定Ｓ２０４が光量レベル所定以上で、光量調整と画質調整が必要と判断３１１、３１３される場合、判断情報を画質調整部１０８に転送してブライトモードやハイコントラストモードの選択を行う。画質調整部１０８は光源制御部１１８や画質モード設定部１２２にモード選択情報を転送し、明るさ調整を含む画室モード調整は実行される。（Ｓ２０４→Ｓ２０５→Ｓ２０６→Ｓ２０８→Ｓ２０９→Ｓ２１０）
又、光量配列判定Ｓ２０４が光量レベル所定以上で、前記とは別の光量調整と別の画質調整が必要と判断３０９される場合、判断情報を画質調整部１０８に転送して省エネモードやシネマモードの選択を行う。画質調整部１０８は光源制御部１１８や画質モード設定部１２２にモード選択情報を転送し、明るさ調整を含む画室モード調整は実行される。（Ｓ２０４→Ｓ２０５→Ｓ２０６→Ｓ２０７→Ｓ２１８）
又、光量配列判定Ｓ２０４が光量レベル所定以下の場合は、表示回路１２３で光源ランプの交換警告表示を実行する。（Ｓ２０４→Ｓ２０５→Ｓ２１６→Ｓ２１７）
更に、画質モード設定後には、ＡＦ判定ルーチンを経由して終了する。（Ｓ２１８→Ｓ２１１→Ｓ２１２→Ｓ２１３、Ｓ２１０→Ｓ２１１→Ｓ２１２→Ｓ２１３）
上述した構成により、ＡＦセンサ１０５から得られる投影画面境界１２０での環境照明情報と、測距情報により自動的に最適画質と焦点調整（ＡＦ）が可能である。

本発明の構成を示すブロック図 本発明の制御アルゴリズムを示すフローチャート図 本発明の光量配列判定ブロック図 測距センサの原理説明図 測距センサが投影画面境界を検出するイメージ図

Claims (2)

1. 投影された映像に焦点を合わせる投影光学系と、
   投影画面内と投影画面外の境界付近の反射光量を同時に受光する１つの受光センサユニットと、該受光センサユニットの出力信号から投影面境界付近の光量検出と測距検出とを略同時に検出するセンサ制御手段と、
   該センサ制御手段によって検知された光量情報に応じて投影された画面の画質調整及び投影光源の明るさを調整可能な画面調整手段と、
   該センサ制御手段によって検知された測距情報に基づいて該投影光学系のフォーカスレンズを駆動させる合焦駆動制御手段と、該画面調整手段と該合焦駆動制御手段とを略同時に作動させる投影制御手段を有することを特徴とした投影表示装置。
2. 上記該画面調整手段は、複数の画質と明るさを組み合わせた複数の調整モードを有し、該センサ制御手段によって検知された光量情報に応じて該調整モードを切り換えることを特徴とした請求項１記載の投影表示装置。

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